TOP246-TOP249系列单片机开关电源应用

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1、TOP246-TOP249系列单片开关电源应用1.高效率70W通用开关电源模块TOPSwitchGX适合制作低成本、高效率、小尺寸、全密封式开关电源模块或电源适配器（adapter）。由TOP249Y构成的密封式70W（19V，3.6A）通用开关电源模块，电路如图1所示。当环境温度不超过40℃时，模块的外形尺寸可减小到10.5mm×5.5mm×2.5mm。设计的交流输入电压范围是85V～265V，这属于全世界通用的电压范围。该电源能同时实现输入欠压保护、过压保护、从外部设定极限电流、降低最大占空比等功能，其主要技术指标为：额定输出功率PO=70W

2、；负载调整率SI=±4％；电源效率η≥84％（当交流输入电压U=85V时，满载效率可达85％；当U=230V时，电源效率高达90％）；空载功率损耗<0.52W（U=230V时）；  图1高效率70W通用开关电源模块电路输出纹波电压≤120mV（峰峰值）。该电源共使用3片集成电路：TOP249Y型6端单片开关电源（IC1）；线性光耦合器PC817A（IC2）；可调式精密并联稳压器TL431（IC3）。电阻R9和R10用来从外部设定功率开关管的漏极极限电流，使之略高于满载或输入欠压时的漏极峰值电流ID(PK)。这就允许在电源起动过程中或输出负载不稳定

3、但未出现饱和的情况下，采用较小尺寸的高频变压器。当输入直流电压过压时。R9和R10还能自动降低最大占空比DMAx，对最大负载功率加以限制。R11为欠压或过压检测电阻，并能给线路提供电压前馈，以减少开关频率的波动。取R11=2MΩ时，仅当直流输入UI电压达到100V时，电源才能起动。TOPSwitchGX的欠压电流IUV=50μA，过压电流IOV=225μA。有公式UUV=IUV·R11（1）UOV=IOV·R11(2）将R11=2MΩ分别代入式（1）和式（2）中得到，UUV=100V（DC），UOV=450V（DC）。过压时最大占空比DMAx随流

4、入X端的电流IX的增大而减小，当IX从90μA增加到190μA时，最大占空比DMAx就从78％（对应于UUV=100V）线性地降低到47％（对应于375V）。在掉电后，欠压检测能在C1放电时减少输出干扰，只要出现输出调节失效或者输入电压低于40V的情况，都会使TOPSwitchGX关闭。当开关电源受到450V以上的冲击电压时，R11同样可使TOP249关断，避免元器件受到损坏。由VDZ1和VD1构成的漏极钳位电路，能吸收在MOSFET关断时由高频变压器初级漏感产生的尖峰电压，保护MOSFET不受损坏。VDZ1采用钳位电压为200V的P6KE200

5、型瞬态电压抑制器，VD1选用UF4006型超快恢复二极管，其反向耐压为800V。将电容C11和VDZ1并联后，能减少钳位损耗。选择全频工作方式时，开关频率设定为132kHz。为了减小次级绕组和输出整流管的损耗，现将次级绕组分成两路，每路单独使用一只MBR20100型20A／100V的共阴极肖特基对管（VD2、VD3），然后并联工作。输出滤波电路由C2、C3、L1、C4和C14构成。空载时，TOP249Y能自动降低开关频率，使得在交流230V输入时电源损耗仅为520mW。TOP249Y具有频率抖动特性，这对降低电磁干扰很有帮助。只要合理地选择安全电

6、容C7和EMI滤波器（L2、L3、C6）的元件值，就能使开关电源产生的电磁辐射符合CISPR22（FCCB）/EN55022B国际标准。将C7的一端接UI的正极，能把TOP249Y的共模干扰减至最小。需要指出，C7和C6都称作安全电容，区别只是C7接在高压与地之间，能滤除初、次级耦合电容产生的共模干扰，在IEC950国际标准中称之为“Y电容”。C6则接在交流电源进线端，专门滤除电网线之间的差模干扰，被称作“X电容”。精密光耦反馈电路由IC2、IC3等组成。输出电压UO通过电阻分压器R4～R6获得取样电压，与TL431中的2.50V基准电压进行比较

7、后产生误差电压，再经过光耦去改变TOP249Y的控制端电流IC，使占空比发生变化，进而调节UO保持不变。反馈绕组的输出电压经VD4、C15整流滤波后，给光耦中的接收管提供偏压。C5还与R8一起构成尖峰电压滤波器，使偏置电压在负载较重时能保持恒定。R7、C9、C10和R3、C5、C8均为控制环路的补偿元件。2由TOP249Y构成的DC／DC变换式250W开关电源该DC／DC变换式开关电源采用一片TOP249Y，输入为250V～380V直流电压，输出为48V、5.2A（250W），电源效率可达84％。其电路如图2所示。C1为高频滤波电容，专门抑制从输

8、入端引入的电磁干扰。由于TOP249工作在它的功率上限，因此需将X端与源极S短接，把极限电流设置为内部最大值，即ILIMIT=ILIMI